Волоконно-оптический уровнемер Советский патент 1984 года по МПК G01F23/22 

Изобретение относится к измерительной техиике и может быть исполь зовано для измерения уровня жидкост в емкостях. Известны уровнемеры, содержащие изогнутый световод, источник и приемник излучения. При погружении све товода в жидкость меняется его свет пропускание i. Недостатками данного устройства являются низкая точность и наличие одного оптического канала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее изогнутый све товод, приемный световод, источник излучения и фотоприемник. При погру жении изогнутого световода в жидкост излучение на участке изгиба выходит из световода а жидкость, где перехва тывается приемным световодом, по которому проходит к фотоприемнику 2 Недостатком известного устройства является ограниченность его функциональных возможностей, так как оно мо жет лишь сигнализировать о переходе через границу раздела сред и без дополнительных устройств не может использоваться для непрерывного контро ля изменения уровня. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, а именн создание устройства, способного непрерывно измерять уровень и его изменение в контролируемом резервуаре. Указанная цель достигается тем,чт в волоконно-оптическом уровнемере, содержащем источник излучения и фото приемник, оптически связанные посред ством изогнутого волоконного светово да, последний выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны витков которой плавно изменяется от зна чения RMO.KC(()f ДО значения RMHH ()/(V)J. где п, п - показатели преломления соответственно сердцевины и оболочки световода; р , л) - радиусы сердцевины и полностью световода вместе с оболочкой, и установлен витком большего радиуса -на нижней границе контролируемого диапазона. При изгибе световода с радиусом мокс только малая часть лучей, распространяющихся по световоду,выходит в оболочку. При уменьшении радиуса витков большая часть лучей выходит в оболочку. При достижении радиусом изгиба значения RM«H в оболочке; имее ся наибольшая часть излучения из воз можного. Таким образом, при плавном уменьшении радиуса изгиба световода непрерывно изменяется мощность излучения, распространяемого по оболочке световода. При постепенном погружении световода в форме конической спирали из-за нарушения условий полного внутреннего отражения все большая часть излучения выходит из оболочки в жидкость и, следовательно, интенсивность потока излучения на выходе световода плавно уменьшается в соответствии с глубиной погружения витков спирали. На чертеже представлена схема предложенного уровнемера, один из вариантов . Устройство содержит источник излучения 1 и фотоприемник 2, оптически связанные посредством волоконного световода 3, изогнутого в форме конической спирали 4. Свет от источника 1 вводится в торец волокна со стороны витка наибольшего радиуса спирали 4. Световод может быть намотан на каркас соответствующей конфигурации { на чертеже не показан К Работа уровнемера происходит следующим образом. Излучение источника 1 поступает через входной торец световода 3 и распространяется преимущественно по сердцевине световода (для лучей в световоде выполняется условие полного внутреннего отражения ). На изогнутом в форме конической спирали 4 участке световода 3, радиус витков которой плавно изменяется в пределах .до ® бс1льшая часть светового излучения выходит из сердцевины в оболочку. До погружения спирали 4 в жидкость свет, пройдя изгибы ее витков, поступает на фотоприемник 2, сигнал на выходе которого имеет некоторую начальную величину. Выход света в оболочку световода и распространение по ней объясняется- тем, что воздух и оболочка световода образуют также световод с более высокой числовой апертурой, чем числовая апертура собственно световода (сердцевина-оболочка ). Светопропускание более высокоапертурных световодов слабее зависит от радиуса изгиба световода, чем в случае низкотемпературных световодов. При постепенном погружении спирали 4 в жидкость (все происходит аналогично и при выходе спирали из жидкости, только в обратной последовательности) все большая ее часть, начиная с витков наибольшего радиуса, постепенно оказывается в жидкости, показатель преломления которой должен быть равен или больше показателя преломления оболочки. При этом все большая часть лучей выходит из оболочки в жидкость, а соответственно плавно уменымается интенсиврюсть излучения.

31108333

прошедшего по световоду J к фотопри- Для контроля изменения уровня в больемнику 2,ших резервуарах целесообразно устанавПредложенное устройство по сравне- меров так,чтобы виток с наибольшим ранию с прототипом позволяет непрерыв- диусом одного находился на одном уровне но контролировать уровень,5 с витком наименьшего радиуса другого.

ливать несколько предложенных уравне

ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ УРОВН МБР, содержащий источник излучения и фотоприемник, оптически связанные посредством изогнутого волоконного световода, отличающийся тем, что, с целью обеспечения непре рывности контроля, волоконный световод выполнен в форме конической спирали, радиус кривизны витков которой плавно изменяется от значения м«кc()/()p о значения )/(гау деп, п - показатели преломления соответственно сердцевины и оболочки световода; р ,л) - радиусы световода соответственно по сердцевине и оболочке, установлен витком большего радиуса а нижней границе контролируемого иапазона.